基于主结构形成准则的细粒式排水沥青混合料级配优化

本文将基于颗粒填充理论的主结构形成准则应用于细粒式排水沥青混合料的级配设计,在规范规定级配范围内进一步优化主结构粒径范围内的集料含量,以提升集料的骨架结构强度和混合料的高温性能。本文将室内试验和理论分析研究方法相结合,通过骨架贯入试验验证该准则对提升骨架强度的适用性,并通过单轴压缩蠕变试验判断级配骨架强度对高温性能的影响。研究结果表明将主结构形成准则应用于级配设计可提升集料的骨架强度和混合料的高温性能,并且集料的骨架强度与混合料的高温性能有很好的相关性,集料骨架强度越高,混合料的高温性能越好。     

浅析大粒径透水性沥青混合料柔性基层在沥青路面基层中的应用

将空隙率较高的最大粒径公称为26．5mm的大粒径沥青碎石混合料铺筑代替半刚性基层,解决半刚性基层补强中反射裂缝及排水问题。采用集料嵌挤方法进行级配设计,使用高粘度沥青增加沥青膜厚度,以析漏指标确定沥青用量。通过试验路提出大碎石沥青混合料柔性基层的施工工艺。试验路观测表明：大碎石沥青混合料柔性塞层用于旧路改造,能够满足道路结构强度及高温稳定性要求,起到路面结构排水的作用,有效地防止了反射裂缝的产生。     

水泥稳定碎石基层目标配合比设计

水泥稳定碎石底基层（基层）,应具有足够的强度和耐久性,其混合料组成设计时,既要满足设计、规范的强度要求,又要考虑其干缩、湿缩特性。技术性可靠、经济性合理的配合比设计应是在改善集料级配的基础上合理择定水泥剂量,使混合料的组成设计依次满足：（1）具有合适的强度;（2）具有良好的工作性;（3）收缩性小,抗冲刷能力强;（4）经济合理。     

基于三轴试验的AC-20级配优化

为了提高沥青混合料的高温稳定性,利用PFC~(3D)(partical flow code in 3 dimensions)软件构建沥青混合料三轴数值模拟方法,结合室内三轴试验评价了其可靠性.通过三轴数值模拟和室内三轴试验,研究粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律.通过研究19.000,4.750,0.075 mm筛孔通过率对AC-20性能的影响,提出基于抗剪强度的AC-20矿料级配,并验证其路用性能.结果表明:沥青混合料三轴数值模拟结果与室内试验结果吻合度较好;当粒径为19.000～26.500,16.000～19.000,13.200～16.000,9.500～13.200,4.750～9.500 mm的粗集料的体积比为4:12:4:10:15、细集料取I=0.75时所对应的级配、粗细集料体积比为60:40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议在19.000,4.750和0.075 mm通过率范围分别为90.0%～100.0%,35.0%～45.0%和4.0%～7.0%时,确定基于抗剪强度的AC-20优化级配范围;与规范级配相比,优化级配AC-20混合料抗剪强度和动稳定度分别提升26%,29%.     

RAP对乳化沥青冷再生混合料级配设计的影响研究

冷再生混合料与传统的热拌沥青混合料(HMA)在级配设计中的不同是由于RAP的掺入对混合料的影响,特别是RAP在回收过程中的高变异性对混合料级配的影响。通过对比分析采用RAP的原样筛分和抽提筛分级配曲线添加一定比例新集料进行级配设计,然后采用贝雷法的级配设计理论,基于粗集料骨架嵌挤,细集料逐级填充的设计思路进行级配检验,在满足[CA]、[FAc]、[FAf]3个参数的要求后,反算贝雷法设计密度,分析了RAP的掺入对贝雷法设计密度及3参数的影响,同时依据混合料的低温劈裂强度、冻融劈裂强度、动稳定度和间接拉伸疲劳寿命来评价两种级配混合料的性能,最后给出合理的贝雷法设计密度及应按照RAP的抽提筛分级配曲线来调整混合料的合成级配。     

基于间接拉伸开裂方法评价超薄磨耗层混合料抗裂性能

通过间接拉伸开裂（IDEAL-CT）试验方法,研究了不同级配及油石比条件下超薄磨耗层混合料的抗裂性能。结果显示,级配变密会导致混合料整体强度上升,抗变形能力下降,同时会加快裂缝扩展速度,混合料抗裂性能下降。油石比的增加会使混合料抗变形能力提升,延缓裂缝扩展速度,使得混合料抗裂性能增强。皮尔逊相关性分析结果表明,随着超薄磨耗层混合料的孔隙率和沥青膜厚度的增加,混合料整体强度降低,抗变形能力提升,裂缝开裂速度下降,混合料整体抗裂性能增强,因而超薄磨耗层混合料设计过程中可通过提升孔隙率和沥青膜厚度来增强混合料的抗裂性能。对于IDEAL-CT试验指标,断裂能不适用于评价超薄磨耗层混合料抗裂性能。     

控制半刚性基层裂缝的探讨

由于半刚性基层具有板体性能好、强度高、水稳定性好、抗冻性好、耐冲刷,温度影响变化不大等优点,被广泛用于高等级路面的基层。然而,在施工过程中,由于受到水泥剂量、材料级配和养生情况的影响,易产生横向和纵向裂缝,对路面造成病害。故半刚性基层施工过程中在满足强度要求的情况下,尽量降低水泥用量,选择合理的材料级配,同时防止混合料在运输和摊铺过程中水分的散失,并做好碾压结束后的养生,防止裂缝病害的发生。     

粗集料间隙率最小值的测定方法及其应用

为了克服干捣实法测定粗集料矿料间隙率的种种不足，提出了粗集料矿料间隙率最小值的概念与测定方法；据此定义了沥青混合料级配干涉系数；并提出了新的粗集料骨架嵌挤标准；在此基础上对设计沥青混合料的主骨架空隙填充法进行了改进；还分析了级配干涉系数与混合料高温抗车辙性能、疲劳性能的关系。研究认为依据粗集料矿料间隙率最小值而提出的粗集料骨架嵌挤的新标准能够更加准确地判定沥青混合料中粗集料的骨架嵌挤程度；改进的主骨架空隙填充法设计出的密断级配沥青混合料的各项性能完全满足规范要求；沥青混合料级配干涉系数与混合料的高温和疲劳性能之间具有良好的相关性。     

沥青混合料抗剪强度的影响因素

为了研究沥青混合料抗剪强度的影响因素,基于单轴贯入试验,在温度为60℃时,直接对集料级配、集料性质、沥青性质、含油量、空隙率以及均匀对沥青混合料抗剪强度的影响进行研究.研究结果表明:集料级配和公称最大集料粒径对沥青混合料抗剪强度有显著的影响;沥青混合料抗剪强度受其集料中针片状含量的影响较大,集料中针片状含量增大,沥青混合料抗剪强度减小;结合料的性质,特别是针入度、软化点和粘度对沥青混合料抗剪强度有较大的影响,随着针入度减小,软化点和粘度增大,沥青混合料抗剪强度增大;含油量对沥青混合料抗剪强度有较大影响,随着油石比的增大,沥青混合料抗剪强度减小;沥青混合料抗剪强度受其空隙率的影响较大,一般随着空隙率的增大,其抗剪强度减小;沥青混合料均匀性与沥青混合料抗剪强度绝对数值间没有明显的关联,而与数值间的变异性有着很好的相关性.     

转炉钢渣沥青混合料路用性能试验研究

目的研究用转炉钢渣代替碎石作为筑路材料,提高废钢渣的利用率,改善沥青混合料的路用性能.方法利用转炉钢渣代替碎石,结合钢渣的理化性质,对钢渣沥青混合料进行高温稳定性试验、水稳定性试验以及层间剪切强度试验,分析稳定度、流值、冻融劈裂强度以及层间黏结效果随混合料级配的变化.结果各级配混合料的稳定度均大于8 k N,流值的范围为2~5 mm,均满足规范要求,且随集料粒径的增大而增大;冻融劈裂强度均大于规范要求的70%;层间抗剪强度较碎石混合料提高6%.结论钢渣沥青混合料具有良好的高温稳定性和水稳定性,且层间黏结效果优于传统的碎石沥青混合料.用钢渣代替碎石是可行的;可以有效改善沥青混合料的路用性能,且可以提高废钢渣的利用率.     

超薄磨耗层SAC-5沥青混合料设计及性能研究

为提供一种路用性能优良的沥青混合料作为超薄磨耗层用于预防养护工程,采用多碎石沥青混合料(SAC)级配设计方法设计了SAC-5沥青混合料。通过室内试验,对比分析了4%、6%、8%三种空隙率下混合料的路用性能。结果表明：SAC-5沥青混合料中粗集料含量占比达70%以上,当目标空隙率由4%增大8%时,混合料中矿料级配变化不大,最佳油石比减小;随着空隙率的增加,SAC-5沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、残留强度比、构造深度及摆值均增加,低温弯曲应变减小,但仍满足规范要求;对于急弯陡坡等对抗滑性能要求较高路段,推荐使用目标空隙率8%的沥青混合料作为超薄磨耗层。     

排水性路面在山区高速公路中的应用

为了客观、准确确定排水性路面的矿料级配及其最佳沥青用量,以20%的空隙率为目标空隙率,通过空隙率与2.36mm通过率的关系研究了矿料的级配;以混合料的流淌试验和飞散试验确定了最佳用油量,并对根据马歇尔试验结果对混合料级配进行了调整,在此基础上形成了排水性沥青混合料配合比组成设计方法。室内试验和试验路的研究结果表明,排水性沥青混合料的各项路用性能均满足规范要求。     

改良逐级填充法设计骨架密实型沥青混合料级配

根据沥青混合料的结构特性和强度构成机理,借鉴逐级填充理论的多级嵌挤级配设计思想和旋转压实试验方法,对沥青拌合楼热料仓所取集料试样进行合成级配设计,以贝雷法验证其级配的合理性,得出具有嵌挤骨架密实结构的沥青混合料级配,工程应用效果良好。     

水泥稳定碎石基层水泥用量的研究

作为＂重载交通长寿命沥青路面关键技术研究＂的依托工程,对其基层主要有三个方面的要求：增加基层厚度以降低其应力水平;提出适宜的级配设计及级配检验方法优化级配,适当增加水泥用量提高基层强度,使其承载能力能满足七天无侧限抗压强度达到6MPa,同时减小其承载能力的变异性以保持路面承载能力稳定性;加强施工质量控制,提出合适的施工工艺以提高混合料的均匀性、厚度的均匀性以及压实度的均匀性。     

基于分形维数及考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法

为了更好控制混合料级配,以获取最佳路用性能,对冷再生混合料级配分形特征以及沥青路面回收旧料（RAP）假集料特性开展了研究。首先选取了规范级配范围内6种代表性级配曲线,借助分形几何理论,建立了粒径分布函数,得到了合成级配分形维数（D）、粗集料级配分形维数（D_C）及细集料级配分形维数（D_F）,并分析了三者与冷再生混合料干劈裂强度、冻融劈裂强度比、动稳定度和最大弯拉应变的相关性,然后建立了基于级配分形维数的冷再生混合料路用性能预估模型,最后通过分析级配变异性对冷再生混合料性能的影响,提出了考虑假集料影响的冷再生混合料级配控制方法。结果表明：分形维数可以定量描述冷再生混合料粒径分布及级配走向,进而反映冷再生混合料各项路用性能,基于分形维数的性能预估模型可以较好预测冷再生混合料各项路用性能,预估值与实测值相对误差基本在15 %以内;当冷再生混合料“抽提前后级配变化率方差”（D_V）大于85或“抽提前后级配变化值”（V_a）大于3.6时,宜通过添加新粗集料或调整级配曲线靠近下限等措施来提升冷再生混合料高温抗力。     

水泥稳定碎石基层温缩性能试验及预估控制

针对水泥稳定碎石基层在温度变化时易产生温缩裂缝,且现有试验方法和评价指标无法对其进行有效控制的问题,采用不同级配和水泥剂量的水泥稳定碎石混合料进行温缩性能试验,得出混合料温缩性能与水泥剂量、级配、温度等因素之间的关系,建立并验证了温缩性能预估模型.试验结果表明,粗集料含量较多、水泥剂量较低时,混合料的温缩应变和温缩系数均较小;但温缩性能随水泥剂量增加而增长的幅度有限.结合有限元温缩应力分析和劈裂强度试验结果,对基层内的应力强度比进行分析,提出了相应的基于温缩的强度控制标准.研究结果将为设计和施工中预估并减少水泥稳定碎石基层温缩裂缝、确定基层合理强度提供参考.     

二灰碎石基层材料配合比优化试验研究

二灰碎石已广泛应用于高等级公路工程的基层，但在实际应用中，二灰用量过多容易产生温缩和干缩裂缝，而二灰用量过少又会造成强度不足，这与混合料的配合比及级配密切相关。因此，如何确定最优配合比和级配是重要的实际问题。南京新机场跑道工程的二灰碎石基层在实施前进行了对比试验，得出了具有借鉴价值的优化配合比。实践还证明，集料的粗颗粒含量可以适当超出公路规范级配的限定。     

分形几何理论研究沥青混合料级配变异性

为控制沥青混合料生产过程中级配变异过大,利用分形几何理论对级配的变异性进行研究,给出了控制级配变异性的技术参数.用分形几何理论推导出混合料级配的分形表达式,得到分形理论下描述级配变异性的方法;钻取有车辙病害的路面芯样,通过室内试验得到路面的实际级配数据,算出相应的级配变异性大小μ.结果表明:分形几何理论能够很好地从另一个角度去描述沥青混合料的级配变异性,可以用具体的数值来体现实际道路的级配与生产配合比之间的变异情况,为沥青混合料级配提供新的技术参数,有效防止在沥青混合料生产施工工程中级配变异偏大.     

RAP粒径对水泥稳定再生混合料的性能影响研究

为了研究旧沥青混凝土对水泥稳定再生混合料的性能影响,拟定了4种粒径范围的RAP替代相同粒径范围的RBP集料,对比采用骨架密实级配和悬浮密实级配的再生混合料,通过室内力学试验进行分析,并利用电子显微镜对RAP替代不同粒径RBP的混合料界面进行观察.试验结果表明:采用骨架密实和悬浮密实级配的混合料,当RAP替代粒径大于4.75mm,随着RAP替代粒径的增大,再生混合料的强度、模量均有明显降低,干燥收缩系数逐渐增大.粒径范围为2.36~4.75mm的RAP集料替代相同粒径范围的RBP集料,采用骨架密实级配的水泥稳定再生混合料,强度和模量降低幅度较小,同时干燥收缩系数有明显提高,RAP粒径越小,RAP与RBP界面融合程度越高.     

抗裂型水泥稳定碎石配合比设计及路用性能研究

为了提高水泥稳定碎石的抗裂能力,选取广东省佛山地区花岗岩集料,通过大量室内试验进行了抗裂型水泥稳定碎石混合料的配合比设计和路用性能分析.首先,采用两级干捣试验根据骨架间隙率合理极小值获得了三档粗集料的最佳配比,并采用i法和CBR试验得到了CBR值最大的细集料密实级配.其次,采用7d无侧限抗压强度试验,确定了强度最大的粗细集料最佳配比,由此提出了骨架密实结构的抗裂型水泥稳定碎石混合料的设计级配及最佳水泥剂量.最后,通过路用性能检验,并与施工规范悬浮密实级配进行了对比,结果表明,设计级配的各项路用性能均明显优于规范级配.因此,所提出的骨架密实结构水泥稳定碎石混合料具有优良的抗裂性能,可应用于工程实际.